[发明专利]用于血管中壁面剪切应力的同时可视化和量化的系统和方法

说明书

根据本公开的系统可以包括：显示单元；处理器，其通信地耦合到显示单元和超声成像装置，以用于根据表示身体结构和在身体结构内流动的流体的超声数据生成图像。所述处理器可以被配置为：生成向量场数据，其包括在身体结构内流动的流体的轴向和横向(横切)速度分量；基于轴向和横向速度分量来计算沿着身体结构的壁的多个位置的速度概况；至少部分地基于速度概况来生成壁面剪切应力(WSS)可视化数据；并且使显示单元同时显示叠加有WSS可视化数据的包括身体结构的图像。

技术领域

本申请涉及超声成像，并且更具体地涉及用于诸如血管的身体结构的壁面剪切应力的同时可视化和量化的系统和方法。

背景技术

动脉粥样化是退变性物质在脉管系统的血管中的积聚，并且常常导致动脉粥样硬化(其是血管壁的硬化)。动脉粥样硬化是全世界主要死亡原因之一。研究已经识别出壁面剪切应力(WSS)是内皮细胞功能的重要决定因素。WSS是由于血液流动而施加在血管壁的内皮细胞上的切向摩擦力。常规动脉水平的WSS(等于或高于15dyne/cm²)诱导抗动脉粥样硬化基因表达谱，而低WSS(小于4dyne/cm²)刺激致动脉粥样硬化表型。因此，血管中WSS的筛查和监测可以提供斑块形成的风险评估。已经开发了若干无创技术来测量WSS，包括使用MRI和超声。

发明内容

本发明提供用于同时可视化和量化WSS的系统和方法。在与角度无关的速度估计技术的支持下，根据本公开的示例可以提供用于以直观的方式可视化沿着身体结构(例如血管)的壁的壁面剪切应力分布并获得关于沿着壁的WSS的时空信息的解决方案。额外地，本文的示例可以提供可以改进诊断效率的智能的风险预测工具。

根据本公开的系统可以包括：显示单元；处理器，其通信地耦合到所述显示单元并且耦合到超声成像装置，以用于根据表示身体结构和在所述身体结构内流动的流体的超声数据来生成图像。所述处理器可以被配置为：生成向量场数据，所述向量场数据包括在所述身体结构内流动的所述流体的轴向和横向(横切)速度分量；基于所述轴向和横向速度分量来计算针对沿着所述身体结构的壁的多个位置的速度概况；至少部分地基于所述速度概况来生成壁面剪切应力(WSS)可视化数据；并且使所述显示单元同时显示被叠加有所述WSS可视化数据的包括所述身体结构的所述图像。在一些示例中，本文描述的系统可以实现在超声成像系统中，其包括本文描述的成像装置、显示器和处理器，以用于生成和显示B模式图像和WSS可视化数据，如本文所述。在一些示例中，生成和显示图形可以在对身体结构进行超声成像的同时实时地执行。

在一些实施例中，处理器可以被配置为对沿着壁的多个位置中的每个位置处的WSS值以颜色进行编码以生成WSS可视化数据。WSS可视化数据可以以颜色图的形式提供，该颜色图可以叠加到解剖结构的灰度图像(即，回波或B模式图像)上。这种类型的显示的图像(或简单地显示)可以称为双工模式图像，因为其提供了来自两种成像模式(即B模式成像和WSS成像)的成像数据。在一些实施例中，处理器还可以被配置为生成向量场数据的图形表示(例如，基于小径的或其它类型的向量图)，并使显示单元同时显示向量场数据的图形表示与B模式图像，例如将图形表示显示为到B模式图像上的叠加，所述B模式图像还包括WSS可视化数据。这种类型的所显示的图像(或简单地，显示)可以称为三工模式图像，因为其提供了来自三种成像模式(即，B模式、向量流成像(VFI)和WSS成像)的成像数据。向量场数据的基于小径的可视化形式的向量场数据的图形表示的示例在下面被更详细描述；然而，可以使用其它类型的向量流成像技术，例如基于固定或自由箭头的技术。在本文的示例中的任何中，叠加图像(例如，双工或三工模式图像)中来自每种模式的图像数据可以实时地同步动态更新。例如，在双工显示的情况下，可以将B模式图像数据显示为多个B模式图像帧的时间序列，所述B模式图像帧可以实时采集或从存储器(即，影片回放)中检索，并且还可以将WSS可视化数据(例如WSS颜色图)显示/叠加为多个对应WSS图像数据帧的时间序列，所述WSS图像数据帧可以实时(从实时回波)生成或从存储器中检索。